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1、第一章、机器的组成与制造第一节、机器的组成： 前言：掌握机器具有的三个共同特征： (1)都是人为的实物组合 (2)各组成部分之间有确定的相对运动。 (3)进行机械能与其他能的转换并完成有用功。 一、按功能分析机器的组成 课本第二页图1-1矿石球磨机各部分功能：给料部：加料-进料部：中空轴进料并固定筒体-筒体：内衬高锰钢板或白铁板，筒体内盛装研磨介质如球或棒对进料进行研磨-大齿轮：从动部件，接受小齿轮的传动力带动筒体和进料轴以及出料轴旋转-出料口：通过外力使得研磨完的物料从出料中空轴排出-小齿轮：起一定减速作用，将发动机的高速旋转转化成可控制利用的从动机械的低速有力旋转-联轴器：连接主动机械和从
2、动机械的部件，作用在于连接主动机械和从动机械的不同规格的轴，并防止过载-减速器：齿轮减速，减速器的问题：体积、机械效率、寿命，国外先进的减速器德国、丹麦、日本和美国-电动机：详细电机内容在第三章进行介绍课本第二页图1-2牛头刨床示意简图各部分功能电动机-主导轴：带动机架和工作台分别运动-主曲柄：通过连杆机构带动滑枕从而带动刀具做往返运动从而对零件完成加工-工作台：摆放待加工零件-刨刀：进行切削加工-丝杠：连接棘轮和工作台，传动件，稳定有自锁功能保证零件加工质量-主曲柄：通过平面四连杆机构带动滑枕做往复运动-曲柄：带动棘轮从而带动丝杠引起工作台纵向往返运动-连杆：平面连杆机构的组成部分-棘轮：一
3、种间歇性运动机构，本身是一个加装止退棘爪的平面四连杆机构，第二章讲图示如下：（一）动力部分：驱动机器运转的动力源。比如电动机和内燃机等 电动机：直流电动机和交流电动机（三项交流异步电动机和三项交流同步电动机）内燃机：汽油机和柴油机，二者在转速和动力以及点火方式有区别-第六章（二）传动部分：用于传递运动和动力、分配能量、改变速度和运动形式等。传动部分在一定程度上决定了机器的工作性能、外形尺寸和重量，也是选型、维护、管理的关键部分。 1、按照传动原理分为：1）机械传动A、摩擦传动：摩擦传动机构由两个相互压紧的摩擦轮及压紧装置等组成。它是靠接触面间的摩擦力传递运动和动力的。这种机构的优点是结构简单、
4、制造容易、运转平稳、过载可以打滑（可防止设备中重要零部件的损坏），以及能无级改变传动比，因而有较大的应用范围。但由于运转中有滑动、传动效率低、结构尺寸较大、作用在轴和轴承上的载荷大等缺点，故只宜用于传递动力较小的场合。a 摩擦轮传动.传动方式动画圆柱槽摩擦传动.swf .传动方式动画圆柱平摩擦传动.swf .传动方式动画圆柱平摩擦传动2.swf .传动方式动画圆柱圆盘式摩擦传动.jpg .传动方式动画圆锥摩擦传动.swfb 挠性摩擦传动：带传动c 摩擦式无级变速传动：功率损失大，应用难度高，但传动连续平稳，高档轿车上有应用.传动方式动画摩擦式无级变速装置.jpgB、齿合传动A)、齿轮传动a 圆
5、柱齿轮传动：.传动方式动画圆柱齿轮外齿合传动.jpgb 圆锥齿轮传动：.传动方式动画圆锥齿合传动.jpgc 动轴轮系：.传动方式动画动轴轮系传动.gifd 非圆齿轮传动：将非圆齿轮机构与曲柄滑块机构组合，用于卧式小型压力机，使压力机的空行程时间缩短，而工作时间增长。这不仅将使机构具有急回作用，而且可使其工作行程时的速度比较均匀，从而改善机器的受力状况。.传动方式动画非圆齿轮机构应用.swfe 章动传动：一种大传动比、高效率、低噪音的传动方式，多用于重型牵引设备如起重器和卷扬机等B）、蜗杆传动a 圆柱蜗杆传动：.传动方式动画圆柱蜗杆传动.jpg .传动方式动画手动蜗杆传动卷扬机-圆柱蜗杆.jpg
6、周三b 环面蜗杆传动：.传动方式动画环面蜗杆传动.jpg .传动方式动画环面蜗杆.jpgc 锥蜗杆：.传动方式动画锥蜗杆.jpgC）、挠性齿合传动a 链传动b 同步带传动D）、螺旋传动：将旋转运动转化成为直线运动C、其他传动：a 连杆机构：汽车的悬挂系统、缝纫机、车床多用.传动方式动画连杆机构.gifb 凸轮机构：发动机进气控制装置c 组合机构：以上几种组合在一起2）、流体传动液压气压传动：各种液压泵、气泵、液压气压助力转向装置，扭矩大、体积大、制造工艺复杂、受温度影响大3）、电力传动：4）、磁力传动：（三）工作部分：直接完成机器预定功能的部分，如车床的刀架等。它是体现一台机器的技术能力和水平
7、的部位，标志着各种机器的不同特性，是机器设备区分和分类的主要依据； （四）、控制部分：1、作用：提高产品质量、产量、降低人们的劳动强度2、控制系统组成：控制器和被控制对象，控制器包括给定值发生器（把被控量目标值转化成为能被控制系统识别的各种信号）、比较器（比较设定目标值和实际值之间的差异传送给驱动和执行机构）、驱动和执行机构（获取并放大误差信号变成能驱动执行机构的物理量，对被控量进行修正）、检测变换元件（对被控量的实际值进行测量并转化成为控制系统可以识别的各种信号主要是电信号并将信号传递给比较器）3、控制的种类：1）、模拟控制和数字控制：控制系统各环节间的信号在时间和数值上都是连续变化的称之为
8、模拟量，否则称之为数字量，比如开关信号和计算机科学数位等；某控制系统中所有的信号都是模拟量则称该系统为模拟控制，有一个或多个信号为数字信号，则该系统称之为数字控制系统2）、闭环控制和开环控制二、按结构分析机器的组成 它们是由零件、构件、机构组成。机器与机构的区别是机器能实现能量的转换或代替人的劳动去做有用功，而机构不能。 三、机器设备的分类 （选讲）机器设备的分类方法有三种，按设备用途分类、按使用性质分类与按固定资产的基本属性分类。 2、按使用性质共分为六类：它们是生产用机器设备、非生产用机器设备、租出机器设备、未使用机器设备、不需用机器设备和融资租入机器设备。 3、按固定资产的基本属性分为十
9、类： 第二节、机械工程常用材料一、材料的分类（一）、按照材料组成分类金属材料-黑色金属及其合金材料非金属材料-无机非金属材料和有机高分子材料（二）、按照材料的应用分类结构材料：主要考虑力学性能，兼具部分化学物理性能功能材料：主要利用其特殊的物理化学性质，如超导材料、laser、形状记忆材料二、常用的工程材料（一）、黑色金属-以钢和铁为主的合金1、碳素钢-钢是铁和碳的混合物，含碳量0.04-2.3per之间（1）、根据碳含量：高碳（高于0.6,用于切削工具等对强度硬度要求较高的场合）、中碳（0.25-0.6per之间，多用于机械零件制造）以及低碳钢（低于0.25,多用于焊接、铆钉以及螺母螺栓、轴
10、等）（2）、根据P、S等有害元素含量：普通（P,S分别低于万分之5.5和4.5,）、优质、高级优质碳素钢，杂质越少，质量越好，成本越高（3）、根据钢的用途：碳素结构钢和碳素工具钢：2、合金钢：1）、根据用途分为：合金结构钢：普通低合金钢、易削钢、弹簧钢、轴承钢-易制造，成本低，性能差合金工具钢：刃具钢、磨具钢、量具钢-杂质少，成本高，性能好特殊性能钢：不锈钢（碳含量低、铬硅含量高，用于手术刀、蒸汽管等）、耐热钢（加钙，尽量低的P 和S，多用于锅炉和内燃机部件）、耐磨钢（含锰量高，用于铲车、履带、道轨、防弹衣等）2）、根据合金元素的含量分为低合金、高合金、中合金3）、根据正火状态下钢材微观组织结
11、构特点分为：珠光体钢：含杂质少，机械性能好，耐高温，多用于锅炉管、发动机转子用钢马氏体钢：微量有益元素配置合理，工艺难度大，成本高，多用于航天领域奥氏体钢：磁性弱，热膨胀厉害，导热性差，宜做热敏感元件铁素体钢：耐腐蚀抗氧化，但机械性和工艺性能差，宜做为耐酸结构和抗氧化结构用3、钢的牌号：1）普通碳素结构钢：Q+屈服点+质量等级+脱氧方法，屈服点是指钢材被拉伸到一定程度不能回复原状时所受的压力，脱氧方法是指加的脱氧剂（硅和铝）多少以及脱氧工序等的综合，沸腾钢不加脱氧剂，浇注成型时含有大量氧气，高温下与碳反映成一氧化碳从钢水中逸出，形成沸腾表象，沸腾钢凝固后内含很多气泡，可冲压性很好，而且外部比较
12、平滑，成本较低，工序简单，多用于汽车外壳等，多为低碳钢；镇静钢在冶炼中加了脱氧剂，成品机械性能力学性能均较好，多为合金钢和高碳钢；半镇静钢介于二者之间，工艺上较难把握，应用不广；特殊镇静钢一般为高级优质碳素钢，成本高，工艺难，机械力学性能好。2）、优质碳素钢：两位数字表示含碳量万分之几，后缀字母表示特殊钢所含必要元素，45Mn表示含碳量万分之45的耐磨钢3）、碳素工具钢：T+千分数表示的含碳量+质量等级 T4A4）、合金结构钢：万分数表示的两位数字含碳量+合金元素+百分数表示的合金元素含量，合金元素含量低于1.5%，不予标注 12MnCr25)、合金工具钢：千分数表示的含碳量+合金元素+百分数
13、表示的合金元素含量，含碳量不低于1%时不予标注4、铸铁：1）、灰口铸铁：脆，经压不经拉，耐腐蚀，成本低，易铸造，减震性好，表示方法：HT+屈服点（抗拉强度）2）、球墨铸铁：韧性、塑性、强度好于灰口铸铁，耐磨性减震性切削性铸造性优于钢，表示方法：QT+屈服点+横杠+最小伸长率3）、蠕墨铸铁：加入稀土元素铸成的兼具灰口铸铁和球墨铸铁优点的新型铸铁，我国领先，山东1966年机械研究所首创，多用于汽车发动机、排气管等制造，表示方法RuT+屈服点（二）、有色金属：铜合金、铝合金、钛合金（三）、非金属材料：工程塑料、橡胶、人工合成矿物、复合材料三、金属材料的工程性能（一）、力学性能指标1、强度指标:拉到不
14、能恢复需要多大力，抗拉性2、刚度指标：压到变形需要多大力，抗压性3、韧性指标：压到破坏需要多大力4、硬度指标：压到断裂需要多大力5、塑性指标：拉到断需要多大力力学性能影响因素1、含碳量2、合金元素影响3、温度4、热处理工艺（二）、材料的工艺性能：是否容易加工（三）、材料的物理化学性能：密度、熔点、热性能、电性能以及磁性能等四、材料的选用原则（一）、材料的使用要求（二）、工艺要求（三）、经济性要求 第三节、机器制造基本过程 一、机器制造基本过程包括机器的生产过程和工艺过程。 1、机器的生产过程：机器的生产过程是指将原材料转变为成品的全部过程，结构比较复杂的机械产品，其生产过程主要包括：各种生产服
15、务过程：物料保管运输生产技术准备过程：研究与开发工作毛坯制造过程：铸造、锻造、冲压、切割、焊接零件的加工过程：机械加工、焊接、热处理产品的装配过程：部件装配、调试、总装、检验、油漆发动机生产例子：毛坯-零部件-加装其他部件-总装-调试-成功其中毛坯制造过程、零件的加工过程、产品的装配过程为机器制造的工艺过程。 2、机器生产的工艺过程：在产品生产过程中按照一定顺序改变生产对象的形状、尺寸、相对位置或性质等使其成为成品或半成品的过程称工艺过程。工艺过程是由一系列的工序组合而成，工序是指一个或一组工人，在一个工作地点对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，它是工艺过程最基本的组成单位。
16、了解工艺规程就可以了解工厂生产的基本情况。工艺规程是组织车间生产的主要技术文件，是生产准备和计划调度的主要依据。工艺过程卡片是生产中的一种常用的工艺文件。 在机械制造过程中一般采用铸造、压力加工或焊接方法来制成毛坯（或半成品），再经过切削加工得到合乎要求的零件，最后再将制成的各种零件装配成机器。二、毛坯生产 根据零件或产品所需要的形状、工艺尺寸而制成的，供进一步加工用的生产对象叫毛坯。常用的手段有铸造、压力加工及焊接是获得毛坯的主要方法。 1、铸造：铸造是将熔化的液体金属浇注到具有和机械零件形状相似的铸型型腔中，经过凝固冷却后，获得毛坯的加工方法。铸造最常用的方法是砂型铸造。 铸造在工业生产中
17、的应用：课本上列举了大量数据铸造的步骤：模具-合格的液态金属-将液态金属浇入模具-凝固后取出整理优点：生产范围广、工艺简单、形状复杂的箱体和泵体只能用铸造缺点：精度低，加工余量大，力学性能差铸造和熔炼的关系：相辅相成，铸造厂同时得有大型熔炼设备2、压力加工：压力加工是利用外力使金属材料产生永久变形，以制成所需形状和尺寸的毛坯或零件的加工方法。压力加工的主要生产方法有锻造和冲压。 锻造：分为自由锻造和模型锻造两类，锻造时金属材料需加热，钢材始锻温度为1200度左右，终锻温度为800度左右。 温度超过1400-1500，溶化冲压：冲压时利用冲模对板料加压，使其产生分离或变形，从而获得所需零件的加工
18、方法。冲压不需加温。 压力加工的优点：引起工件塑性变形，故力学性能好，适于加工抗冲压抗疲劳的工件；缺点：固态下成型，难以获得复杂形状的工件自由锻、模锻和冲压方法的优缺点见课本26页3、焊接：焊接是通过加热或加压（或两者并用），使两个分离的物体之间借助于内部原子之间的扩散与结合作用，连接成一个整体的加工方法。焊接的分类方法有很多，按结构特点可分为三类： 熔焊：不加压力，通过加热熔化焊接 压焊：将焊件接头处加压（加热或不加热）使其连接， 钎焊：钎焊是将比被焊金属熔点低的金属加热熔化，但被焊金属不熔化，钎料熔化后填满焊件连接处的缝隙，使焊件连接起来的方法。 同学们要记住焊接方法的分类。工厂中普遍用手
19、工电弧焊机。 几种冲压的区别： 自由锻：精度低，生产率低，适于单件、小批生产，形状简单的零件。 模锻：比自由锻件形状复杂，精度较高，加工余量小，生产率高，锻模贵，只适于大批量中小型锻件。 焊接：以小拼大，气密性好，生产周期短，不需要重型和专用设备，有较好的强度和刚度，质量轻，材料利用率高。缺点是抗振性差，易变形。 三、切削加工 切削加工是用刀具从毛坯上切去多余的金属，从而获得需要的几何形状、尺寸精度和表面粗糙度。可分为钳工和机工两大部分。 钳工由工人手持工具对工件进行加工。 机工是由工人操纵机床对工件进行加工的。 四、热处理 钢的热处理是指在固态下对钢进行不同的加热、保温、冷却过程来改变钢的内
20、部组织，从而获得所需组织和性能，不改变形状和尺寸。 改变金属材料性能的途径：从外面改-锻压切削焊接；从内部-合金化或热处理热处理包括：普通热处理、表面热处理、特殊热处理（一）、普通热处理1、退火1）、工艺过程：加热到一定程度，保温一定时间，后缓缓冷却（随炉冷、坑冷、沙冷、灰冷）2）、适用范围：毛坯的预备热处理，改善机械性能取出内应力，为最总热处理做准备，也可用于要求不高的零件的最终热处理2、正火1）、工艺过程：加热到相变温度以上的一定温度，保温一定时间，后空冷2）、适用范围：毛坯的预备热处理，改善机械性能取出内应力，为最总热处理做准备，也可用于要求不高的零件的最终热处理，正火可使钢的组织正常化
21、3）、正火和退火的区别：冷却速度不同，正火冷速大，强度和硬度高，正火周期短，设备利用率高，比较经济，但过快的冷速可能是工件破裂变形3、淬火：加热到相变温度以上的一定温度然后快速冷却，（水冷或油冷），提高钢的硬度和耐磨性4、回火：将淬火后的工件加热至低于相变点的某一温度，保持一段时间，然后冷却，使得钢的组织状态更为稳定的热处理工艺称为回火，可有效降低淬火钢的脆性，减少或消除内应力，提高机械性能，防止变形或开裂，两个工艺必须结合起来（二）、表面热处理1、表面淬火：在不改变工件内部结构和性能的前提下为提高表面的强度硬度而对工件做的表面热处理，生产中常用的是感应加热表面淬火（精确电磁表苗加热）和火焰加
22、热表面淬火2、化学热处理：将工件置于一定温度的特定介质中保温，使得介质中的活性成分渗入工件表层，改变其化学成分从而改变其性能的一种热处理工艺五、装配 装配工作的好坏，对产品的质量起着决定性作用。机器装配一般分为三个部分：组件装配，部件装配和总装配。 机器装配后要进行调整、精度检验和试车。 第四节、零件加工质量 一台机器的质量，主要取决于组成机器各个零件的加工质量和产品的装配质量。零件加工的质量也反映了零件加工中的机器质量、工艺水平。 零件的加工质量的主要指标包括加工精度和表面粗糙度两个方面。 一、加工精度：经过机械加工的零件，其实际几何参数与理想几何参数相符合的程度称为零件加工精度。加工精度与
23、加工误差在评定零件几何参数中其作用是相同的。加工精度高，加工误差就小，零件的加工质量好；反之加工精度低，加工误差就大，零件加工质量差。 零件的加工精度包括如下三个方面：尺寸精度、位置精度和形状精度（一）、尺寸精度1、定义：零件表面本身的尺寸和表面间相互的距离尺寸的精度2、术语：基本尺寸即零件的设计或理想尺寸极限尺寸即满足使用要求的零件最大极限尺寸和最小极限尺寸尺寸偏差即零件实际尺寸与基本尺寸之间的偏差上偏差即零件实际尺寸与最大极限尺寸的偏差：最大极限尺寸-实际尺寸下偏差即零件实际尺寸和最小极限尺寸的偏差：最小极限尺寸-实际尺寸尺寸公差即最大极限尺寸减去最小极限尺寸，尺寸公差越大表示越不精准尺寸
24、公差标准化表示方法：IT+数字，数字越大越不精确，共20级（二）、形状精度：用形状公差等级表示（三）、位置精度：1、形位公差项目以及符号需注意的几个项目线轮廓度：以理想曲线上的任何一点为圆心，以公差值T为直径形成的一些列圆的两条包络线围成的区域，称为线轮廓度，取值越小越好面轮廓度：以理想曲面上任何一点为圆心，以公差值T为直径形成的一系列圆的两个包络面围成的区域称为面轮廓度，取值越小越好2、衡量等级一般12级，最高1级，圆度与圆柱度加了个0级二、表面粗糙度表面粗糙度对机器零件的配合性质、耐磨性、工作精度、抗腐蚀性均有较大的影响。评定表面粗糙度的指标有六种，目前我国主要用轮廓算术平均偏差Ra。Ra
25、数值越小则表面越光洁，零件质量越高。 三、配合 1配合的基本概念，配合的选择影响零件的质量和寿命。轴和孔的配合为轴与孔公差带之间的关系 （1）间隙配合：孔的尺寸减相配合的轴的尺寸，差值为正 （2）过赢配合：孔的尺寸减相配合的轴的尺寸，差值为负 (3)过渡配合：孔的公差带减相配合的轴的公差带，相互交叠 做题方法：第一步：用数轴画出轴和孔的最大极限误差和最小极限误差第二步：比较，若轴的最大极限误差小于孔的最小极限误差则为间隙配合，若轴的最小极限误差大于孔的最大极限误差则为过盈配合，若孔轴的极限误差区域有重合则为过渡配合第三步：计算最大最小过盈和最大最小间隙最大过盈=轴的最大极限误差-孔的最小极限误
26、差最小过盈=轴的最小极限误差-孔的最大极限误差最大间隙=孔的最大极限误差-轴的最小极限误差最小间隙=孔的最小极限误差-轴的最大极限误差2.配合的选择 轴和孔有相对运动时，用间隙配合 轴和孔靠配合面传递载荷时，用过赢配合 轴和孔有定位精度，而且经常拆卸，用过渡配合，也可以用小间隙或小过赢配合 第五节、生产纲领和生产类型 重点掌握课本上43页两个表 第六节、机械制造工艺过程的技术经济分析 工艺过程从经济技术方面分析可分为两种情况：第一种：初始投资少，生产规模也小，生产效率低下，产品质量不稳定，后续维护成本较高第二种：初始投资大，规模大，效率高，产品质量好，后续维护成本低工艺方案选择需考虑的因素第一
27、：工艺能力，完成生产纲领的能力第二：经济预算约束一、工艺成本组成制造费用可分成与工艺过程有关的费用和与工艺过程无关的费用两类。工艺成本是指与工艺方案有关的费用总额。 制造费用分为：可变费用：D不变费用：B假设产品数量为Q单件产品工艺成本与产品年产量成双曲线关系 同学们掌握以下公式 C1=DQ+BC2=D+B/Q 其中，C1为工艺方案年度工艺成本D为工艺成本中单位产品的可变费用 B为工艺成本中，全年不变费用C2为单件产品工艺成本 二、工艺方案的经济分析（1）基本投资相近或都使用现有设备，以工艺成本为依据。对比两方案的年度工艺成本。见图1-20。Qo是两工艺方案工艺成本相等的年产量， 即：QoD1
28、B1=QoD2B2由此可得Qo的值。Qo对比工艺方案的临界产量，预计年产量小于Qo时，方案较有利，反之方案有利。 （2）基本投资相差较大，则还必须考虑基本投资差额的回收期。 设Cn1Cn2，但基本投资K1较大， =（K1K2）/（Cn1Cn2）=K/Cn（年） K基本投资差额（元） Cn全年工艺成本节约额（元/年） 回收期越短，经济效果越好。计算回收期应满足：小于所采用设备或工艺装备的使用年限小于市场对产品的需求年限小于国家规定的标准回收期。练习题：1、 机器按照功能可分为几部分？每部分的功能是什么？2、 控制部分由那些构件组成？控制的种类有哪些？他们之间有什么区别3、 机器和机构之间是什么关系？4、 传动方式有哪几类？5、 黑丝金属的表示方法有哪些？6、 零件加工的方法有哪些？7、 如何衡量零件加工的质量？有哪些指标？每个指标的表示方法是什么？8、 生产纲领和生产类型之间什么关系？生产类型的种类有哪些？9、 已知孔的合格尺寸为600.0300.010，轴的合格尺寸600.0070.001，请问他们之间是什么配合方式？计算最大间隙、最小间隙或最大过盈、最小过盈？并说明如何选择合适的配合。10、 热处理工艺有哪些？正火和淬火为什么要和回火结合起来适用？11、 改变金属性能的方法有哪些？